照明单位

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

为了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍：
1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义
在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。

并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。

从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

2. 发光强度与光亮度
发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。

Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F
为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。

对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。

电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值：单位cd/m²
太阳：1.5*10 ；日光灯：（5—10）*10³；月光（满月）：2.5*10³；黑白电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。

3. 光通量与流明
光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。

光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。

为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。

一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4. 光照度与勒克斯
光照度可用照度计直接测量。

光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。

被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。

有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。

例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

以下是各种环境照度值：单位lux
黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴天室内：5—50；阴天室外：50—500；晴天室内：100—1000；夏季中午太阳光下的照度：约为10*9次方；阅读书刊时所需的照度：50—60；家用摄
光强度、光亮度、光通量和光照度的关系与介绍
1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

为使您了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍：
1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义
在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。

并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。

从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

2. 发光强度与光亮度
发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。

Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F 为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4 。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。

对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。

电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

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以下是部分光源的亮度值：单位cd/m2
太阳：1.5*10 ；日光灯：（5—10）*103；月光（满月）：2.5*103；黑白电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。

3. 光通量与流明
光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。

光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。

为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1lm。

一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4. 光照度与勒克斯
光照度可用照度计直接测量。

光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。

被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。

有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。

例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

以下是各种环境照度值：单位lux
黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴天室内：5—50；阴天室外：50—500；晴天室内：100—1000；夏季中午太阳光下的照度：约为10*9次方；阅读书刊时所需的照度：50—60；家用摄像机标准照度：1400。

统一球形分布（光度学灯光）
统一球形分布，如其名称所示，可在各个方向上均匀分布灯光。

(注意:在 Autodesk 3ds Max 2009 之前的版本中，统一球形分布被称为等向分布。

)
统一漫反射分布仅在半球体中发射漫反射灯光，就如同从某个表面发射灯光一样。

统一漫反射分布遵循 Lambert (物) 朗伯(亮度单位)弦定理：从各个角度观看灯光时，它都具有相同明显的强度。

聚光灯分布（光度学灯光）
光度学 WEB 分布（光度学灯光）
光度学 Web 分布使用光度学 Web 定义分布灯光。

光域网是光源的灯光强度分布的 3D 表示。

Web 定义存储在文件中。

许多照明制造商可以提供为其产品建模 web 文件，这些文件通常在Internet 上可用。

web 文件可以是IES、LTLI 或 CIBSE 格式。

指定 Web 文件的控件位于“分布（光度学文件）”卷展栏上。

光域网是光源的灯光强度分布的 3D 表示。

平行光分布信息以 IES 格式（使用 IES LM-63-1991 标准文件格式）存储在光度学数据文件中，而对于光度学数据采用 LTLI 或 CIBSE 格式。

可以加载各个制造商所提供的光度学数据文件，将其作为 Web 参数。

在视口中，灯光对象会更改为所选光度学 Web 的图形。

要描述一个光源发射的灯光的方向分布，3ds Max 通过在光度学中心放置一个点光源近似该光源。

根据此相似性，分布只以传出方向的函数为特征。

提供用于水平或垂直角度预设的光源的发光强度，并且 3ds Max 可按插值沿任意方向计算发光强度。

IES 标准文件格式
可以使用光度学数据的 IES LM-63-1991 标准文件格式，创建 IES 格式的光度学数据文件。

（IES 代表照明工程协会。

）然而，此处只介绍与 3ds Max 相关的信息。

有关 IES 标准文件格式的完整描述，请参见 IES 标准文件格式以获取光度学数据的电子传输和相关信息，由 IES 计算机委员会制定。

在光域网的节点上测量一个光源的发光强度分布 (LID) 以获得一组固定的水平和垂直角度。

网的两极沿垂直轴，最低点对应于 0 度的垂直角度。

水平轴对应于 0 度的水平角度并且方向与光源的长度平行。

该类型的光域网由 C 类测角器生成，并且在北美最流行；此处不讨论 IES 标准文件格式支持的其他类型测角器。

光度学数据存储为 ASCII 文件。

文件中每一行的字符长度均不得多于 132 个，并且必须以回车符或换行符序列终止。

通过插入回车符或换行符序列，较长的行可以得以延续。

文件中的每个字段必须以新行开始，并且在以下的序列中必须准确显示：
IESNA91
[TEST] 测试报告数据的数量
[MANUFAC] 光源的制造商
TILT=NONE
如果使用绝对测光法并且强度值不依赖于不同的灯等级，则在测试或 -1 中使用灯的初始等级流明。

文件中所有坎得拉值的倍增因子。

这样，当设备以异常单位进行测量时，可以轻松地缩放文件中的所有坎德拉值，例如，当使用测角图表上的标尺从对话框获取光度学数值时。

通常倍增因子为 1。

光域网中的垂直角度。

光域网中的水平角度。

1
用于测量发光开口尺寸的单位类型。

1 表示英尺，2 表示米。

发光开口的宽度、长度和高度。

此时，Lightscape 将忽略这些尺寸，由于可以将指定的发光强度分布与 Lightscape 支持的任何一个光源几何体实体相关联。

通常它指定为 0 0 0。

1.0 1.0 0.0
垂直角度的设置以增序列出。

如果该分布在底部半球中完全列出，第一个和最后一个角度必须分别为 0°和 90°。

如果该分布在顶部半球中完全列出，第一个和最后一个角度必须分别为 90°和 180°。

否则，它们必须分别为 0°和 180°。

水平角度的设置以增序列出。

第一个角度必须为 0°。

最后一个角度确定强度分布显示的横向对称的度数。

如果为 0°，则分布关于轴对称。

如果为 90°，则每个区域对称分布。

如果为 180°，则分布以垂直平面为中心对称。

如果大于 180°并且小于或等于 360°，则分布不会出现横向对称。

所有其他值无效。

坎得拉值的设置。

首先列出与第一个水平角度对应的所有坎得拉值，从与最小垂直角度对应的值开始并向上移动关联的垂直平面。

接着列出通过第二个水平角度与垂直平面相对应的坎得拉值，以此类推直到最后一个水平角度。

值的每个垂直切片必须从新行开始。

根据以前指定的说明，在值间按需段开较长的行。

此处为一个光度学数据文件示例。

光度学数据文件示例
“强度/颜色/衰减”卷展栏（光度学灯光）
开尔文
通过调整色温微调器设置灯光的颜色。

色温以开尔文度数显示。

相应的颜色在温度微调器旁边的色样中可见。

过滤颜色
使用颜色过滤器模拟置于光源上的过滤色的效果。

例如，红色过滤器置于白色光源上就会投影红色灯光。

单击色样设置过滤器颜色以显示颜色选择器。

默认设置为白色 (RGB=255,255,255; HSV=0,0,255)。

“暗淡”组
结果强度
用于显示暗淡所产生的强度，并使用与强度组相同的单位。

暗淡百分比
启用该选项后，该值会指定用于降低灯光强度的“倍增”。

如果值为 100%，则灯光具有最大强度。

百分比较低时，灯光较暗。

光线暗淡时白炽灯颜色会切换
启用此选项之后，灯光可在暗淡时通过产生更多黄色来模拟白炽灯。

“远距衰减”组
您可以设置光度学灯光的衰减范围。

严格来讲，这并不能解释真实世界的灯光原理，但设置衰减范围可有助于在很大程度上缩短渲染时间。

提示如果场景中存在大量的灯光，则使用“远距衰减”可以限制每个灯光所照场景的比例。

例如，
如果办公区域存在几排顶上照明，则通过设置“远距衰减”范围，可在处于渲染接待区域而非主办公区域时，保持无需计算灯光照明。

再如，楼梯的每个台阶上可能都存在隐藏的灯光，如同剧院所布置的一样。

将这些灯光的“远距衰减”值设置为较小的值，可在渲染整个剧院时无需计算它们各自（忽略）的照明。

使用
启用灯光的远距衰减。

显示
在视口中显示远距衰减范围设置。

对于聚光灯分布，衰减范围看起来好像圆锥体的镜头形部分。

这些范围在其他的分布中呈球体状。

默认情况下，“远距开始”为浅棕色并且“远距结束”为深棕色。

开始
设置灯光开始淡出的距离。

结束
设置灯光减为 0 的距离。

颜色温度
光源颜色温度色调
阴天的日光 6000 K 130
中午的太阳光 5000 K 58
白色荧光 4000 K 27
钨/卤元素灯 3300 K 20
白炽灯（100 到 200 W） 2900 K 16
白炽灯 (25 W) 2500 K 12
日落或日出时的太阳光 2000 K 7
蜡烛火焰 1750 K 5
拥有自然阳光的室外场景
为了更实用，在地平面上阳光具有来自一个方向的平行光线。

方向和角度因时间、纬度和季节而异。

在晴朗的天气，太阳光的颜色为浅黄色：例如，RGB 值为 250、255、175（HSV 为 45、80、255）。

多云的天气阳光为蓝色，暴风雨的天气阳光为深灰色。

空气中的粒子可以将阳光染为橙色或褐色。

在日出和日落时，颜色可能比黄色更红。

拥有自然黎明黄昏和街灯的室外场景
人工光无论用于室内还是夜间的室外都使用多个灯光。

以下指南用于创建正常照明，清晰的场景。

当然，没有必要遵循该指南，但是之后应关注照明本身而不应关注场景的主题。

场景的主题应该有单个亮光照亮，称为主灯光。

将主灯光定位于主题前并稍微靠上的部分。

除了主灯光之外，还定位一个或多个其他灯光，用于照亮主题的背景和侧面。

这些灯光称为辅助灯光。

辅助灯光比主灯光暗。

当只使用一个辅助灯光时，该灯光与主题和主灯光之间地平面处的角度应该为 90 度左右。

主灯光和辅助灯光突出场景的主题。

也突出场景的三维效果。